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EP4631349A1 - Anordnung zur ausstattung von "intelligenten" gebäudehüllen und überdachungen von offenen aussenbereichen zur funktionalen steuerung und zum lokalen energiemanagement - Google Patents

Anordnung zur ausstattung von "intelligenten" gebäudehüllen und überdachungen von offenen aussenbereichen zur funktionalen steuerung und zum lokalen energiemanagement

Info

Publication number
EP4631349A1
EP4631349A1 EP24169159.1A EP24169159A EP4631349A1 EP 4631349 A1 EP4631349 A1 EP 4631349A1 EP 24169159 A EP24169159 A EP 24169159A EP 4631349 A1 EP4631349 A1 EP 4631349A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arrangement
building envelope
coatings
elements
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24169159.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Pia Carmen Heinrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to EP24169159.1A priority Critical patent/EP4631349A1/de
Publication of EP4631349A1 publication Critical patent/EP4631349A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/14—Greenhouses
    • A01G9/1469—Greenhouses with double or multiple walls
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/14—Greenhouses
    • A01G9/1407—Greenhouses of flexible synthetic material
    • A01G9/1415—Greenhouses of flexible synthetic material with double or multiple walls

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for equipping "intelligent" building envelopes and roofing of outdoor areas.
  • Arrangements to which the present invention relates include the building envelope surrounding the interior and roofing for adjoining and separate exterior areas.
  • Such arrangements can be formed by roofed or spatially enclosed plant centers/production facilities, logistics centers, and generally work and residential complexes.
  • the functional equipping of the building envelope with coatings is advantageous for energy absorption, energy conversion and storage, heating, passive cooling, lighting, shading, and filtering light spectrums.
  • the applications include energy-optimized process control and cultivation, breeding, care of plants and animals, and optimized energy management of residential and production facilities.
  • energy in the form of heat is required for the cultivation, rearing, and care of plants and animals.
  • Energy demand varies throughout the day and is controlled mechanically and/or automatically as needed (e.g., through heating, roof openings, windows, shade screens, and energy screens).
  • energy screens are advantageously installed under the roof, hermetically sealing the interior at night.
  • solar radiation is regulated using shading screens inside and outside.
  • devices and products such as fans, air conditioners, heaters, and lamps are controlled by control and regulation units.
  • the invention is based on the object of enabling optimized, in particular energy-optimized, operation for an arrangement with a building envelope and/or roofing designs.
  • the invention relates to an arrangement of "intelligently" equipped building envelopes and roofs with means for functional control and optimized energy supply of the system units, as well as for process optimization of the system units.
  • the arrangement can represent an interior space enclosing the building envelope and/or a roof covering outdoor areas.
  • the "intelligent" building envelope or “intelligent” roof according to the invention comprises building envelope elements with modular units in the form of different coatings applied to transparent carrier materials.
  • the modular units can be attached to or mounted on building envelope elements, or they can be components of the building envelope elements.
  • the modular units form retrofittable units that can be subsequently added to building envelope elements.
  • the coatings of the modular units are applied to transparent substrates, so that the substrates do not attenuate incident light, or do so only to a minimal extent.
  • Transparent in this context means that incident light largely penetrates the transparent substrate, particularly by more than 90%.
  • the arrangement according to the invention provides a local system that can be operated functionally and in an energy-optimized manner.
  • the arrangement of the intelligent, functional building envelope advantageously encloses an interior space and covers outdoor areas, particularly for the cultivation and rearing of plants and animals.
  • the arrangement according to the invention can be used in plant areas of closed greenhouse systems, urban farming, vertical farming, open, covered agricultural areas for cultivation (field cultivation, fruit cultivation), animal enclosures, and the like. Furthermore, the arrangement according to the invention can advantageously be implemented on building shells (closed, translucent, or opaque) and roofed areas, tiny houses, logistics centers, other plant centers for manufacturing and production, office and residential buildings, airports, schools, and covered facilities, e.g., for parking lots, storage areas, corridors, and the like.
  • the arrangement comprises power storage units.
  • the electricity storage units form local units in the area of the building envelope or in the area of the roof and can in particular be part of the building envelope or roof.
  • This provides local power or energy storage within the system itself.
  • the stored energy can be accessed at any time as needed to carry out processes, preferably production processes, within the plant unit.
  • the coatings form functional elements for energy generation, energy conversion, and energy storage, as well as for controlling functional applications for heating, cooling, lighting, shading, and light spectrum filtering processes.
  • the coatings, as components of modular units with supporting materials are part of the building envelope and/or roofing elements, thereby expanding the functionality of the building envelope and/or roofing elements.
  • the coatings are advantageously free of silicon and rare earths.
  • the coatings are advantageously partially transparent and color-neutral or specifically colored.
  • Energy can be generated using fuel cell technology for energy conversion.
  • the process energy released in this process can be stored and used separately.
  • water can be split into hydrogen and oxygen.
  • the hydrogen produced during energy conversion is fed into a fuel cell to generate electrical energy.
  • building envelope elements can consist of both translucent materials (glass, plastics) and opaque materials (wood, concrete, plastics, metallic materials).
  • Modular units with functional coatings for filtering and shading processes can be advantageously installed on translucent building envelope elements. Filtering processes are achieved through wavelength-selective light filtering, while shading processes are achieved through wavelength-selective light absorption and/or reflection.
  • the coatings can be applied in strips, clusters and other geometric arrangements next to each other or one below the other.
  • the building envelope elements formed in this way can have different structures of functional elements, whereby these structures can be optimally adapted to the respective application requirements.
  • clamps encompasses any configuration of electrically conductive contacts or connections. These connect functional elements on different building envelope elements and can be controlled and activated jointly, individually, or in groups.
  • the sensors can be used to record process parameters of processes to be carried out or environmental influences.
  • Figure 1 shows an embodiment of the arrangement 1 according to the invention.
  • the arrangement 1 has a building shell 2 which surrounds an interior space 3.
  • the building envelope 2 consists of several interconnected building envelope elements 4.
  • Power storage units 5 are located in the interior space 3 of the assembly 1. In this case, the power storage units 5 are separate units from the building shell 2. In principle, they can also be integrated into the building shell 2.
  • the plant center contains an electrolyzer 8, which uses electrical energy generated from photovoltaics to split water into hydrogen and oxygen.
  • the hydrogen produced can be stored locally and fed on demand to a fuel cell 6.
  • the fuel cell 6 converts hydrogen into electrical energy.
  • coatings 20a, 20b, 20c are present on the building envelope elements 4.
  • the coatings 20a, 20b, 20c are generally applied to substrates not shown, and together with these, they form modular units, which in particular also form retrofittable units.
  • These coatings 20a, 20b, 20c form functional elements by means of which heating, cooling, energy generation, energy conversion, lighting processes, or wave-selective filtering processes can be carried out.
  • a control unit 7 is assigned to the arrangement 1.
  • the control unit 7 has a computer unit with advantageously several process control units.
  • the control unit 7 serves to control processes and functions running in the arrangement 1 as well as the functional elements, the power storage unit 5, the fuel cell 6 and the electrolyzer 8.
  • the energy supply of the arrangement 1 is provided via the functional elements of the building envelope 2.
  • the control unit 7 carries out an automatic energy management of the individual components of the arrangement 1.
  • control processes in the control unit 7 are carried out depending on sensor signals.
  • the sensors detect process parameters of ongoing processes and environmental influences.
  • the sensors can be designed as temperature sensors, humidity sensors, brightness sensors, and the like.
  • AI artificial intelligence
  • Functional shading elements absorb and/or reflect wavelength-specific incident light.
  • Functional elements for filtering processes filter out specific spectral ranges from the incoming light.
  • the filter characteristics can be adjusted for specific wavelengths.
  • Figure 2a shows partially transparent, color-neutral and colored coatings 20a for energy absorption (photovoltaic modules).
  • Figure 2b shows a functional coating 20b for a functional element with which heating processes are carried out.
  • Figure 2c shows a coating 20c which forms a light module, ie which emits light by supplying energy.
  • Figure 3a shows an example of a building envelope element 4 in the form of an insulating glass pane.
  • Building envelope elements 4 made of glass can consist of single-pane safety glass and/or laminated safety glass, or be part of a glass composite, or consist of other transparent materials.
  • the coatings 20a, 20b, 20c On the outside or inside of the glass pane are the coatings 20a, 20b, 20c, ie the modular units according to the Figures 2a, 2b, 2c applied one on top of the other.
  • the coatings 20a, 20b extend almost over the entire length of the building envelope element 4, while the coating 20c extends only over the central region of the building envelope element 4.
  • Figure 3b shows that the coating arrangement can also be arranged in clusters, next to each other.
  • Figure 4 shows the arrangement Figure 3a in a top view.
  • Order 1 according to Figure 1 can generally also comprise building envelope elements 4 in the form of wall elements made of non-transparent materials such as concrete, wood, plastics or metallic materials.
  • the application of functional elements in the form of modular units with coatings 20a to 20c is carried out analogously to the embodiments of the Figures 3 and 4 .
  • Figure 5 shows a multiple arrangement of building envelope elements 4, which are connected to one another seamlessly or almost seamlessly via brackets not shown, in particular in the form of lattice systems.
  • the coatings 20a, 20b, 20c forming different functional elements are applied in specific coating geometries 21a, 21b, 21c, here in individual strips 21a, 21b, 21c next to each other on the building envelope element 4 ( Figure 5 ).
  • coating geometries 21a, 21b, 21c ellipse, circle
  • coating composites, cluster 23 Figure 6
  • building envelope elements 4 with superimposed coatings 20a, 20b, 20c can also be coupled together in multiple arrangements and connected via lines 22. Mixed forms with arrangements 1 of superimposed and adjacent coatings 20a, 20b, 20c on a building envelope element 4 are also possible.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) von "intelligent" ausgestatteten Gebäudehüllen (2) und Überdachungen für optimiertes Energiemanagement und funktionale Steuerung, mit einer einen Innenraum (3) umschließenden Gebäudehülle (2) und/oder Überdachungen. Die Gebäudehülle (2) oder die Überdachung weisen Gebäudehüllenelemente (4) mit modularen Einheiten in Form von auf transparenten Trägermaterialien aufgebrachten unterschiedlichen Beschichtungen (20a, 20b, 20c) auf, darunter optisch teiltransparente Beschichtungen, farbneutral oder spezifisch eingefärbt. Die einzelnen Beschichtungen (20a, 20b, 20c) bilden Funktionselemente, mittels derer Heiz-, Kühl-, Filter-, Beleuchtungs- und Beschattungsprozesse sowie Prozesse zum Energiemanagement, der Energiegewinnung, Energiewandlung und -speicherung durchführbar sind. Die Prozesssteuerung kann KI-gestützt über eine zentrale Steuereinheit (7) erfolgen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ausstattung von "intelligenten" Gebäudehüllen und Überdachungen von Außenbereichen.
  • Anordnungen, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, umfassen die den Innenraum umgebende Gebäudehülle und Überdachungen für sich anschließende und separate Außenbereiche.
  • Derartige Anordnungen können von überdachten oder räumlich geschlossenen Anlagenzentren/Produktionsstätten, Logistikzentren und generell Arbeits- und Wohnanlagen ausgebildet sein. Die funktionale Ausstattung der Gebäudehülle durch Beschichtungen ist vorteilhaft zur Energieaufnahme, Energieumwandlung und -speicherung, zum Heizen, passiven Kühlen, Beleuchten, Beschatten, Filtern von Lichtspektren.
  • Die Anwendungen sind energieoptimierte Prozesssteuerung und Kultivierung, Züchtung, Pflege von Pflanzen und Tieren sowie optimiertes Energiemanagement von Wohn- und Produktionsstätten.
  • Um einen Teil, der für den Betrieb eines Anlagenzentrums oder Wohnanlage benötigten Energie bereitzustellen, ist es bekannt, auf dem Dach oder außerhalb, lichtundurchlässige Photovoltaikmodule anzubringen. Die zusätzliche Energie wird über eine Netzspannung einer Spannungsversorgung eines überregionalen Energieerzeugers bereitgestellt.
  • Im Anlagenzentrum, z.B. einem Gewächshaus, wird Energie in Form von Wärme, insbesondere von Umgebungswärme zum Anbau, der Aufzucht und der Pflege von Pflanzen und Tieren benötigt. Der Energiebedarf variiert im Tagesablauf und wird bedarfsgemäß mechanisch und/oder automatisch gesteuert (z.B. durch Heizung, Dachöffnungen, Fenster, Beschattungsschirme, Energieschirme).
  • Vorteilhaft werden zur energetischen Abschirmung nach außen Energieschirme unter dem Dach angebracht, die während der Nacht den Innenraum hermetisch abdichten. Tagsüber wird die Sonneneinstrahlung über Beschattungsschirme im Innen- und Außenbereich geregelt. Zum lokalen Heizen, Kühlen oder Beleuchten von bestimmten Räumen oder Abschnitten werden Geräte und Produkte, wie Ventilatoren, Klimaanlagen, Heizkanonen, Lampen, mit Steuer- und Regelungseinheiten gesteuert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Anordnung mit einer Gebäudehülle und/oder Überdachungsausführungen einen optimierten, insbesondere energieoptimierten Betrieb zu ermöglichen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit Mitteln für ein lokales optimiertes Energiemanagement, einer funktionalen Steuerung und mit einer einen Innenraum umschließenden Gebäudehülle und/oder Überdachungen. Die Gebäudehülle oder die Überdachung weisen Gebäudehüllenelemente mit modularen Einheiten in Form von auf transparenten Trägermaterialien aufgebrachten unterschiedlichen Beschichtungen auf. Darunter sind optisch teiltransparente Beschichtungen, farbneutral oder spezifisch eingefärbt, wobei die einzelnen Beschichtungen Funktionselemente bilden. Mittels der Funktionselemente sind Beleuchtungs-, Beschattungs-, Filter-, Heiz-, Kühl-, Energiegewinnungs- oder Energiewandlungsprozesse durchführbar.
  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung von "intelligent" ausgestatteten Gebäudehüllen und Überdachungen mit Mitteln zur funktionalen Steuerung und optimierten Energieversorgung der Anlageneinheiten sowie zur Prozessoptimierung der Anlageneinheiten. Die Anordnung kann hierbei eine Gebäudehülle umschließenden Innenraum und/oder eine Überdachung von Außenbereichen darstellen. Die erfindungsgemäße "intelligente" Gebäudehülle bzw. die "intelligente" Überdachung weist Gebäudehüllenelemente mit modularen Einheiten in Form von auf transparenten Trägermaterialien aufgebrachten unterschiedlichen Beschichtungen auf.
  • Die modularen Einheiten können an Gebäudehüllenelementen an- oder aufgebracht sein oder Bestandteile der Gebäudehüllenelemente sein. Insbesondere bilden die modularen Einheiten nachrüstbare Einheiten, die nachträglich an Gebäudehüllenelementen angebaut werden können.
  • Wesentlich ist, dass die Beschichtungen der modularen Einheiten auf transparenten Trägermaterialien aufgebracht sind, so dass die Trägermaterialien auftreffendes Licht nicht oder nicht nennenswert schwächen. Transparent bedeutet in diesem Zusammenhang, dass auftreffendes Licht das transparente Trägermaterial größtenteils, insbesondere mit einem Anteil >90% durchsetzt.
  • Die modularen Einheiten sind funktional beschichtet. Dazu gehören teiltransparente Schichten, die entweder farbneutral oder spezifisch eingefärbt sind. Diese Ausstattung dient zur funktionalen Steuerung und zum lokalen Energiemanagement. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung können erweiterte Funktionalitäten bereitgestellt werden, wodurch verfahrens-, produkt- und prozesstechnische Optimierungen und Einsparungen erfolgen können.
  • Die modularen Einheiten können unterschiedliche Beschichtungen aufweisen, darunter optisch teiltransparente, farbneutral oder spezifisch eingefärbte Schichten. Die einzelnen Beschichtungen bilden Funktionselemente zur Energieaufnahme, Energieumwandlung und/oder Energiespeicherung zur lokalen Verwendung. Mittels innovativer Beschichtungstechnologien können weitere funktionale Steuerungseinheiten, vorteilhaft für Heiz-, Kühl-, Beschattungs-, Belichtungs-, Beleuchtungs- und Filterprozesse der Lichtspektren, erstellt werden.
  • Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird ein lokales System bereitgestellt, welches funktional und energieoptimiert betrieben werden kann.
  • Dabei erfolgt die Energiegewinnung ohne fossile Brennstoffe.
  • Vorteilhaft umschließt die Anordnung der intelligenten, funktionalen Gebäudehülle einen Innenraum und überdeckt Außenbereiche, insbesondere zur Kultivierung und Aufzucht von Pflanzen und Tieren.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung kann in Anlagenbereichen von geschlossenen Greenhouse-Anlagen, Urban Farming, Vertical Farming, offenen, überdachten landwirtschaftlichen Flächen zum Anbau (Feldanbau, Obstanbau), Tiergehegen und dergleichen genutzt werden. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Anordnung vorteilhaft auf Gebäudehüllen (geschlossen, lichtdurchlässig oder lichtundurchlässig) und Überdachungsbereichen, Tiny-Häusern, Logistikzentren, sonstigen Anlagenzentren zur Fertigung und Produktion, Büro- und Wohngebäuden, Flughäfen, Schulen und überdachten Anlagen, z.B. für Parkplätze, Abstellplätze, Gänge, und dergleichen, ausgebildet sein.
  • Vorteilhaft weist die Anordnung Stromspeichereinheiten auf.
  • Dabei bilden die Stromspeichereinheiten lokale Einheiten im Bereich der Gebäudehülle oder im Bereich der Überdachung und können insbesondere Bestandteil der Gebäudehülle oder Überdachung sein.
  • Damit wird eine lokale Strom- bzw. Energiespeicherung durch die Anordnung selbst bereitgestellt. Die gespeicherte Energie kann jederzeit bei Bedarf abgerufen werden, um Prozesse, vorteilhaft Produktionsprozesse in der Anlageneinheit, durchführen zu können.
  • Die Beschichtungen als Bestandteile von modularen Einheiten mit Trägermaterialien bilden Funktionselemente zur Energiegewinnung, Energieumwandlung und Energiespeicherung und zur Steuerung funktionaler Anwendungen für Heiz-, Kühl, Beleuchtung, Beschattung und Filterprozesse der Lichtspektren aus. Die Beschichtungen als Bestandteile von modularen Einheiten mit Trägermaterialien sind Bestandteil der Gebäudehülle und/oder der Überdachungselemente, wodurch die Funktionalität der Gebäudehülle und/oder der Überdachungselemente erweitert ist.
  • Die Beschichtungen sind vorteilhaft frei von Silizium und seltenen Erden.
  • Die Beschichtungen sind vorteilhaft teiltransparent und farbneutral oder spezifisch eingefärbt.
  • Des Weiteren können Funktionselemente in Form von teiltransparenten Photovoltaikmodulen vorgesehen sein.
  • Dabei kann vorteilhaft mittels teiltransparenter Photovoltaikmodule zur individuellen, steuerbaren Abschattung bei gleichzeitiger Gewinnung von elektrischer Energie in Verbindung mit Wasserstofftechnologie zur Sektorenkopplung, Wasserstoff generiert und mittels Brennstoffzellentechnologie zur Energiewandlung, Energie erzeugt werden. Hierbei freigesetzte Prozessenergien können separat gespeichert und verwendet werden.
  • Dabei kann mittels eines Elektrolyseurs in einer Energiezentrale der Anlageneinheit Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten werden. Der bei der Energiewandlung entstehende Wasserstoff wird einer Brennstoffzelle zur Erzeugung von elektrischer Energie zugeführt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können Gebäudehüllenelemente sowohl aus lichtdurchlässigen Materialien (Glas, Kunststoffe), als auch aus lichtundurchlässigen Materialien (Holz, Beton, Kunststoffe, metallische Werkstoffe) bestehen.
  • Auf lichtdurchlässigen Gebäudehüllenelementen können vorteilhaft modulare Einheiten mit funktionalen Beschichtungen für Filter- und Beschattungsprozesse vorhanden sein. Filterprozesse werden durch wellenlängenselektive Filterung von Licht durchgeführt, Beschattungsprozesse durch wellenlängenselektive Absorption und/oder Reflexion von Licht.
  • Zweckmäßig können die Beschichtungen (Beschichtungsgeometrie) in Bahnen, Clustern und anderen geometrischen Anordnungen nebeneinander, untereinander appliziert sein.
  • Die so ausgebildeten Gebäudehüllenelemente können unterschiedliche Strukturen von Funktionselementen aufweisen, wobei diese Strukturen bezüglich den jeweiligen Applikationsanforderungen optimal angepasst sein können.
  • Besonders vorteilhaft sind Funktionselemente mit gleicher Funktionalität auf gleichen und unterschiedlichen Gebäudehüllenelementen über Leitungen miteinander verbunden.
  • Der Begriff Leitungen umfasst dabei jegliche Ausbildungen von elektrisch leitenden Kontakten oder Verbindungen. Durch diese werden Funktionselemente auf unterschiedlichen Gebäudehüllenelementen miteinander vernetzt und können gemeinsam, einzeln oder in Gruppen angesteuert und aktiviert werden.
  • Damit wird ein flexibles Netzwerk von Funktionselementen erhalten, das sich über eine Vielzahl von Gebäudehüllenelementen erstrecken kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Anordnung eine zentrale Steuereinheit auf.
  • Mit der zentralen Steuereinheit wird vorteilhaft eine Prozesssteuerung durchgeführt, d.h. alle in der Anordnung über die Funktionselemente ablaufenden Prozesse und Funktionen können mit der Steuereinheit gesteuert werden.
  • Besonders vorteilhaft sind mittels der Steuereinheit Steuervorgänge abhängig von Sensorsignalen von Sensoren durchführbar.
  • Mit den Sensoren können Prozessparameter von durchzuführenden Prozessen oder auch Umgebungseinflüsse erfasst werden.
  • Beispielsweise sind als Sensoren Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren oder Helligkeitssensoren vorgesehen.
  • Mit der zentralen Steuereinheit kann eine komplett automatisierte Ablaufsteuerung realisiert werden.
  • Besonders vorteilhaft sind in der Steuereinheit KI (Künstliche Intelligenz)-Algorithmen implementiert.
  • Damit wird ein selbstlernendes System erhalten, das eine selbsttätige Anpassung an sich ändernde Einsatzbedingungen ermöglicht.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1:
    Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung in Form eines Anlagenzentrum, bestehend aus Dach und Seitenwänden.
    Figuren 2a-c:
    Unterschiedliche Beschichtungen zur Ausbildung von Funktionselementen für Gebäudehüllenelemente der Anordnung gemäß Figur 1.
    Figuren 3a, b:
    Anordnung der Beschichtungen gemäß den Figuren 2a, 2b, 2c auf einem Gebäudehüllenelement.
    Figur 4:
    Draufsicht auf die Anordnung gemäß Figur 3a.
    Figur 5:
    Mehrfachanordnung von Gebäudehüllenelementen der Gebäudehülle der Anordnung gemäß Figur 1.
    Figur 6:
    Gebäudehüllenelement mit unterschiedlichen Funktionselementen, Beschichtungsausführung.
  • Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung 1. Die Anordnung 1 weist eine Gebäudehülle 2 auf, die einen Innenraum 3 umgibt.
  • Die Gebäudehülle 2 besteht aus mehreren miteinander verbundenen Gebäudehüllenelementen 4.
  • Im Innenraum 3 der Anordnung 1 sind Stromspeichereinheiten 5 vorhanden. Die Stromspeichereinheiten 5 sind im vorliegenden Fall von der Gebäudehülle 2 getrennte Einheiten. Prinzipiell können diese auch in der Gebäudehülle 2 integriert sein.
  • Im Anlagenzentrum befindet sich ein Elektrolyseur 8, der mit aus Photovoltaik gewonnener elektrischer Energie, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt.
  • Der gewonnene Wasserstoff kann lokal gespeichert werden und "on demand" einer Brennstoffzelle 6 zugeführt werden. Die Brennstoffzelle 6 wandelt Wasserstoff in elektrische Energie.
  • Wie in Figur 1 schematisch dargestellt, sind auf den Gebäudehüllenelementen 4 Beschichtungen 20a, 20b, 20c vorhanden. Die Beschichtungen 20a, 20b, 20c sind generell auf nicht dargestellten Trägermaterialien aufgebracht, und bilden mit diesen modulare Einheiten, die insbesondere auch nachrüstbare Einheiten bilden. Diese Beschichtungen 20a, 20b, 20c bilden Funktionselemente aus, mittels derer Heiz-, Kühl-, Energiegewinnungs-, Energiewandlungs-, Beleuchtungsprozesse bzw. wellenselektive Filterprozesse durchgeführt werden können.
  • Der Anordnung 1 ist eine Steuereinheit 7 zugeordnet. Die Steuereinheit 7 weist eine Rechnereinheit mit vorteilhaft mehreren Prozesssteuerungseinheiten auf.
  • Die Steuereinheit 7 dient zur Steuerung von in der Anordnung 1 ablaufenden Prozessen und Funktionen sowie der Funktionselemente, der Stromspeichereinheit 5, der Brennstoffzelle 6 und des Elektrolyseurs 8.
  • Die Energieversorgung der Anordnung 1 erfolgt über die Funktionselemente der Gebäudehülle 2. Mit der Steuereinheit 7 wird ein selbsttätig ablaufendes Energiemanagement der einzelnen Komponenten der Anordnung 1 durchgeführt.
  • Vorteilhaft erfolgen die Steuervorgänge in der Steuereinheit 7 abhängig von Sensorsignalen. Die Sensoren erfassen Prozessparameter ablaufender Prozesse und Umgebungseinflüsse. Die Sensoren können in Form von Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren, Helligkeitssensoren und dergleichen ausgebildet sein.
  • Vorteilhaft sind in der Steuereinheit 7 KI (Künstliche Intelligenz) -Algorithmen implementiert. Damit wird ein selbstlernendes System geschaffen, das sich selbsttätig an sich verändernde Einsatzbedingungen anpasst.
  • Auf lichtdurchlässigen Gebäudehüllenelementen 4 können mit dort aufgebrachten und/oder dort integrierten modularen Einheiten mit den Beschichtungen 20a, 20b, 20c Funktionselemente realisiert und damit Beschattungs- oder Filterprozesse durchgeführt werden.
  • Funktionselemente zur Beschattung absorbieren und/oder reflektieren wellenlängenspezifisch einfallendes Licht.
  • Funktionselemente zur Durchführung von Filterprozessen filtern bestimmte Spektralbereiche aus dem einfallenden Licht aus. Die Filtercharakteristik ist wellenselektiv einstellbar.
  • Figur 2a, zeigt teiltransparente, farbneutrale und eingefärbte Beschichtungen 20a zur Energieaufnahme (Photovoltaikmodule).
  • Figur 2b, zeigt eine funktionale Beschichtung 20b für ein Funktionselement, mit dem Heizprozesse durchgeführt werden.
  • Figur 2c zeigt eine Beschichtung 20c, die ein Leuchtmodul ausbildet, d.h. dass durch Zuführung von Energie Licht abstrahlt.
  • Figur 3a (Schnittbild) zeigt beispielhaft ein Gebäudehüllenelement 4 in Form einer Isolierglasscheibe. Gebäudehüllenelemente 4 aus Glas können als aus Einfachsicherheitsglas oder/und Verbundsicherheitsglas bestehen, oder Bestandteil eines Glasverbunds sein, oder aus anderen transparenten Materialien bestehen.
  • Auf der Außen- oder Innenseite der Glasscheibe sind die Beschichtungen 20a, 20b, 20c, d.h. die modularen Einheiten gemäß den Figuren 2a, 2b, 2c übereinander liegend aufgebracht.
  • Wie aus Figur 3a ersichtlich, erstrecken sich die Beschichtungen 20a, 20b nahezu über die gesamte Länge des Gebäudehüllenelements 4, während sich die Beschichtung 20c nur über den zentralen Bereich des Gebäudehüllenelements 4 erstreckt.
  • Figur 3b zeigt, dass die Beschichtungsanordnung auch clusterförmig, nebeneinanderliegend angeordnet sein kann.
  • Figur 4 zeigt die Anordnung aus Figur 3a in einer Draufsicht.
  • Die Anordnung 1 gemäß Figur 1 kann generell auch Gebäudehüllenelemente 4 in Form von Wandelementen aufweisen, die aus nicht transparenten Werkstoffen wie Beton, Holz, Kunststoffen oder metallischen Werkstoffen, bestehen. Das Aufbringen von Funktionselementen in Form von modularen Einheiten mit Beschichtungen 20a bis 20c erfolgt analog zu den Ausführungsformen der Figuren 3 und 4.
  • Figur 5 zeigt eine Mehrfachanordnung von Gebäudehüllenelementen 4, die über nicht dargestellte Halterungen lückenlos oder nahezu lückenlos miteinander verbunden sind, insbesondere in Form von Sprossensystemen.
  • Die unterschiedlichen Funktionselemente ausbildenden Beschichtungen 20a, 20b, 20c sind in bestimmten Beschichtungsgeometrien 21a, 21b, 21c, hier in einzelnen Bahnen 21a, 21b, 21c nebeneinander auf dem Gebäudehüllenelement 4 aufgebracht (Figur 5). Natürlich sind auch andere Beschichtungsgeometrien 21a, 21b, 21c (Ellipse, Kreis) und Beschichtungsverbunde, Cluster 23 (Figur 6) möglich.
  • Wie Figur 5 zeigt, sind Beschichtungsgeometrien 21a, 21b, 21c in Form von Bahnen benachbarter Gebäudehüllenelemente 4 über Leitungen 22 elektrisch leitend verbunden. Dabei sind immer gleiche Beschichtungsbahnen über elektrische Leitungen 22 verbunden.
  • Damit werden gleichwertige Funktionselemente über die elektrischen Leitungen 22 verbunden und können so zentral von der Steuereinheit 7 gesteuert werden.
  • Natürlich können auch Gebäudehüllenelemente 4 mit übereinander liegenden Beschichtungen 20a, 20b, 20c in Mehrfachanordnungen zusammengekoppelt und über Leitungen 22 verbunden werden. Auch Mischformen mit Anordnungen 1 von übereinander und nebeneinander liegenden Beschichtungen 20a, 20b, 20c auf einem Gebäudehüllenelement 4 sind möglich.
  • Figur 6 zeigt ein Gebäudehüllenelement 4 mit unterschiedlichen Funktionselementen in Form eines Clusters 23, d.h. einer clusterförmigen Beschichtungsanordnung als Beschichtungsverbund mit Beschichtungsarten 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h und Beschichtungsgeometrien 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g, 21h.
    • Bezugszeichenliste
    • (1)
    Anordnung
    (2)
    Gebäudehülle
    (3)
    Innenraum
    (4)
    Gebäudehüllenelement
    (5)
    Stromspeichereinheit
    (6)
    Brennstoffzelle
    (7)
    Steuereinheit
    (8)
    Elektrolyseur
    (20a - 20h)
    Beschichtungen (Beschichtungsarten)
    (21a - 21h)
    Beschichtungsgeometrie: Bahn, Kreis, Ellipse und weitere
    (22)
    Leitung
    (23)
    Cluster: Beschichtungsverbund aus Beschichtungsarten und -geometrien

Claims (15)

  1. Anordnung (1) mit Mitteln für ein lokales optimiertes Energiemanagement und einer funktionalen Steuerung, und mit einer einen Innenraum (3) umschließenden Gebäudehülle (2) und/oder Überdachungen, wobei die Gebäudehülle (2) oder die Überdachung Gebäudehüllenelemente (4) mit modularen Einheiten in Form von auf transparenten Trägermaterialien aufgebrachten unterschiedlichen Beschichtungen (20a, 20b, 20c) aufweisen, darunter optisch teiltransparente Beschichtungen farbneutral oder spezifisch eingefärbt, wobei die einzelnen Beschichtungen (20a, 20b, 20c) Funktionselemente bilden, mittels derer Beleuchtungs-, Beschattungs-, Filter-, Heiz-, Kühl-, Energiegewinnungs- oder Energiewandlungsprozesse durchführbar sind.
  2. Anordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die modularen Einheiten nachrüstbare Einheiten bilden.
  3. Anordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Gebäudehüllenelemente (4) transparent ausgebildet sind.
  4. Anordnung (1) nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Funktionselemente in Form von optisch teiltransparenten Photovoltaikmodulen vorhanden sind, die farbneutral oder spezifisch eingefärbt sind.
  5. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Beschichtungen (20a, 20b, 20c) Funktionselemente ausbilden, mittels derer Beschattungsprozesse durch Absorption und/oder Reflexion durch Licht und Filterprozesse durch wellenlängenselektive Filterung von Licht durchführbar sind.
  6. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Beschichtungen (20a, 20b, 20c) Funktionselemente ausbilden, mittels derer Prozesse für Heizen, passives Kühlen durchführbar sind.
  7. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichteten Gebäudehüllenelemente (4) mit Sensoren zur Temperatur-, Feuchtigkeits- und Helligkeitsregulierung ausgestattet und regulierbar sind.
  8. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die funktional beschichteten Gebäudehüllenelemente (4) mit einer zentralen Steuereinheit (7) verbunden sind, mittels derer eine Prozesssteuerung abhängig von Sensorsignalen vorgenommen wird.
  9. Anordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (7) KI (Künstliche Intelligenz) -Algorithmen implementiert sind.
  10. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromspeichereinheiten (5) lokale Einheiten im Bereich der Gebäudehülle (2) bilden.
  11. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionalen Beschichtungen (20a, 20b, 20c) auf den Gebäudehüllenelementen (4) in unterschiedlichen geometrischen Anordnungen (21a, 21b, 21c) vorhanden sind.
  12. Anordnung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Funktionselemente mit gleicher Funktionalität über Leitungen (22) verbunden sind.
  13. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionalen Beschichtungen (20a, 20b, 20c) modular in einem Verbund (Cluster (23)) angeordnet sind und auf lichtdurchlässigen sowie lichtundurchlässigen Materialen aufgebracht sind.
  14. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Funktionselemente zur Energiegewinnung und/oder Energiewandlung einen Elektrolyseur (8) zur Wasserstofferzeugung speisen.
  15. Anordnung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte Wasserstoff in einer Brennstoffzelle (6) zur Gewinnung elektrischer Energie genutzt wird.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2272325B1 (de) * 2009-07-10 2015-04-15 Lite-On Green Technologies, Inc. Solarenergie-Treibhaus
CN110986391A (zh) * 2020-03-04 2020-04-10 浙江大学 一种太阳能蓄热和光伏膜蓄能的调温装置及运行方法
DE102020118210A1 (de) * 2020-07-10 2022-01-13 Werner Reichert Energieeffizientes modulares Gewächshaus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2272325B1 (de) * 2009-07-10 2015-04-15 Lite-On Green Technologies, Inc. Solarenergie-Treibhaus
CN110986391A (zh) * 2020-03-04 2020-04-10 浙江大学 一种太阳能蓄热和光伏膜蓄能的调温装置及运行方法
DE102020118210A1 (de) * 2020-07-10 2022-01-13 Werner Reichert Energieeffizientes modulares Gewächshaus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MICHAEL A KRAUS ET AL: "Potenzial von Künstlicher Intelligenz im Bereich von Gebäudehüllen", CE/PAPERS, JOHN WILEY & SONS, INC, HOBOKEN, USA, vol. 4, no. 5, 27 December 2021 (2021-12-27), pages 187 - 196, XP072569156, ISSN: 2509-7075, DOI: 10.1002/CEPA.1605 *

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